Аерозольні шлейфи комерційних туалетів можуть підніматися на 5 футів над чашею. Джон Кримальді/Наукові звіти, CC BY-NC-ND
Щоразу, коли ви змиваєте воду в унітазі, у повітря навколо вас викидаються дрібні крапельки води. Ці крапельки, наз аерозольні шлейфи, можуть поширювати патогени з людських відходів і наражати людей у громадських туалетах на інфекційні захворювання.
Наукове розуміння розповсюдження аерозольних шлейфів – і обізнаності громадськості про їх існування – ускладнюється тим фактом, що вони зазвичай невидимі. Мої колеги Аарон Тру, Карл Линден, Марк Ернандес, ми з Ларсом Ларсоном і Анною Паулс змогли скористатися високопотужні лазери для освітлення цих шлейфів, що дозволяє нам відобразити та виміряти розташування та рух аерозольних шлейфів із змивних комерційних туалетів у яскравих деталях.
У цьому відео порівнюється видимість шлейфу аерозолю після промивання без і з лазерами в лабораторії.
Йти вгору, а не вниз
Унітази розроблені для ефективного випорожнення вмісту всередині чаші шляхом руху вниз у зливну трубу. Під час циклу промивання вода вступає в сильний контакт із вмістом всередині чаші та створює дрібні бризки частинок, зважених у повітрі.
Ми виявили, що типовий комерційний унітаз генерує сильний висхідний струмінь повітря зі швидкістю понад 6.6 футів на секунду (2 метри на секунду), швидко переносячи ці частинки до 5 футів (1.5 метра) над чашею протягом восьми секунд після початку. змив.
Щоб візуалізувати ці шлейфи, ми встановили типовий комерційний унітаз без кришки з a клапан типу флушометра знайдено по всій Північній Америці в нашій лабораторії. Клапани флушометра використовують тиск замість сили тяжіння, щоб направляти воду в чашу. Ми використали спеціальну оптику, щоб створити тонкий вертикальний лист лазерного світла, який освітлював область від верхньої частини чаші до стелі. Після змиву унітазу за допомогою дистанційного електричного тригера аерозольні частинки розсіюють достатньо лазерного світла, щоб стати видимими, дозволяючи нам використовувати камери для зображення шлейфу частинок.
Незважаючи на те, що ми очікували побачити ці частинки, ми все одно були здивовані силою струменя, що викидає частинки з чаші.
A пов'язане дослідження використовував обчислювальну модель ідеалізованого туалету, щоб передбачити утворення аерозольних шлейфів із висхідним транспортом частинок зі швидкістю над унітазом, що наближається до 3.3 футів на секунду (1 метр на секунду), що становить приблизно половину того, що ми спостерігали з реальним туалет.
Чому лазери?
Вчені знали протягом десятиліть що змив туалетів може викидати аерозольні частинки в повітря. однак, експериментальні дослідження багато в чому покладалися на пристрої, які відбирали проби повітря в фіксованих місцях, щоб визначити кількість і розмір частинок, які виробляють туалети.
Хоча ці попередні підходи можуть підтвердити наявність аерозолів, вони дають мало інформації про фізику шлейфів: як вони виглядають, як поширюються та як швидко рухаються. Ця інформація має вирішальне значення для розробки стратегій пом’якшення утворення аерозольних шлейфів і зменшення їх здатності передавати захворювання.
У цьому відео показано, як Аарон Тру спостерігає за даними живого зображення зливу унітазу на екрані комп’ютера.
Як професор інженерії чиї дослідження зосереджені на взаємодії між фізикою рідини та екологічними чи біологічними процесами, моя лабораторія спеціалізується на використанні лазерів для визначення різноманітності речей транспортуються складними потоками рідини. У багатьох випадках ці речі невидимі, поки ми не висвітлимо їх лазерами.
Перевага використання лазерного світла для вимірювання потоків рідини полягає в тому, що, на відміну від фізичного зонда, світло не змінює та не порушує саме те, що ви намагаєтеся виміряти. Крім того, використання лазерів, щоб зробити невидимі речі видимими, допомагає людям, як візуальні істоти, краще розуміти складність текучого середовища, в якому вони живуть.
Аерозолі і хвороби
Важливе значення мають аерозольні частинки, що містять патогени переносники хвороб людини. Більш дрібні частинки, які залишаються в повітрі протягом деякого часу, можуть наражати людей на такі респіраторні захворювання, як грипу та COVID-19 через вдихання. Великі частинки, які швидко осідають на поверхні, можуть поширювати кишкові захворювання, наприклад норовірус через контакт з руками та ротом.
Вода в унітазі, забруднена фекаліями, може мати такі концентрації патогенів зберігаються після десятків змивів. Але це все одно відкрите питання щодо того, чи створюють аерозольні шлейфи туалету ризик передачі.
Хоча ми змогли візуально та кількісно описати, як шлейфи аерозолю рухаються та розсіюються, наша робота безпосередньо не стосується того, як шлейфи унітазу передають захворювання, і це залишається одним із постійних аспектів досліджень.
Обмеження поширення шлейфу туалету
Наша експериментальна методологія забезпечує основу для майбутньої роботи з перевірки ряду стратегій мінімізації ризику зараження хворобами через змив туалетів. Це може включати оцінку змін аерозольних шлейфів, що виходять від нових конструкцій унітазів або зливних клапанів, які змінюють тривалість або інтенсивність циклу змиву.
Між тим, існують способи зменшити вплив води на людину в унітазі. Очевидною стратегією є закрити кришку до промивання. Однак це не усуває повністю аерозольні шлейфи, і багато туалетів у громадських, комерційних і медичних установах не мають кришок. Вентиляція або УФ-дезінфекція системи також можуть зменшити вплив шлейфів аерозолів у ванній кімнаті.
про автора
Джон Кримальді, професор цивільної, екологічної та архітектурної інженерії, Університет Колорадо Боулдер
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
